(57)【要約】【課題】電気二重層キャパシタセルの電極に充放電装置を接続する際、電極表面の酸化被膜を除去する。【解決手段】セル１０の電極１４，１６を支持板４６と充放電装置に接続されている接続端子４４により狭持する。接続端子４４は、接続端子フレーム４８に固定され、さらに接続端子フレーム４８はガイドロッド６０に接続されている。ガイドロッド６０を左右に動かすことで、接続端子４４全体が、電極１４，１６の表面に沿う方向に摺動して、その表面を擦る。これにより、電極表面の酸化被膜が削られる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電器を外部回路に接続する蓄電器の接続装置であって、
蓄電器の板状の電極に当接し、外部回路に接続される接続端子と、
前記接続端子を電極に当接した状態で、当該接続端子全体を電極の板の面に沿って直線的に往復運動させる駆動機構と、
を有し、
接続端子を往復運動させることにより電極表面を削る、蓄電器の接続装置。
【請求項２】
蓄電器を外部回路に接続する蓄電器の接続装置であって、
複数の蓄電器を、その板状の電極が外部より接続可能であるように、整列して収容するケースと、
ケースに収容された蓄電器の各電極に当接し、外部回路に接続される接続端子と、
前記接続端子と共に各電極を狭持する支持板と、
各電極を狭持した状態で接続端子を直線的に往復運動させる接続端子駆動機構と、
を有し、
接続端子を往復運動させることにより電極表面を削る、蓄電器の接続装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電器の接続装置であって、
蓄電器と交互に整列されて前記ケースに収容されるスペーサを有し、このスペーサは、蓄電器に挟まれる板状部と、板状部より厚く、板状の電極を狭持し、支える電極支持部と、を有する、
蓄電器の接続装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電器の接続装置であって、
ケースに収容された蓄電器を所定位置にセットする前、前記接続端子と前記支持板を離しておき、所定位置にセットされた後、蓄電器の各電極を接続端子と支持板で狭持するよう支持板を駆動する支持板駆動機構、
を有する、蓄電器の接続装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電器の接続装置を備え、
接続装置により蓄電器と接続されて、充電と放電の少なくとも一方を行う充放電回路を、前記外部回路として有する、
蓄電器の充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタ装置や二次電池等の電気エネルギを蓄えることが可能な蓄電器の電極へ、外部回路を接続するための接続装置およびこれを備えた蓄電器の充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタセル（以下、セルと記す）の製造工程においては、電解液中のガスを抜き、活性化させるために初期充放電を行う工程がある。この工程においては、複数のセルをケースに収納し、電気二重層キャパシタの電極と外部充放電装置とを電気的に接続する。例えば図１５では、各セルの電極３ａを鰐口グリップ１ａで挟み込むことで、セルのリード電極３ａと外部充放電装置４とを電気的に接続している。また、図１６及び図１６の平面図である図１７では、セルの電極３ａをケースに固定された接続端子３ｂと加圧板３ｄとの間に挟み込むことで、セルのリード電極３ａと外部充放電装置４とを電気的に接続している。接続端子３ｂについては、板状銅材のみで構成されるか、あるいは電極３ａと確実な接触を得るために板状銅材に導電性のばね３ｅが装着されている。加圧板３ｄについては、ベーク材等の非導電性材料３ｆが貼り付けられていることで、電極３ａとの電気的絶縁が行われている。
【０００３】
電気二重層キャパシタはその内部抵抗が極めて小さいことを一つの特徴としている。したがって、その製造工程において前述の初期充放電を行う場合は、接続端子と電極との接触抵抗が低い値で安定していることが望ましい。しかし、セルの電極は典型的には薄いアルミニウム材で構成されており、空気中においては酸化被膜が電極の表面に容易に形成される。この酸化被膜は時間とともに成長し、電気的に絶縁性を有してくる。したがって、図１５及び図１６，１７に示す方法によりセルの電極３ａと外部充放電装置とを電気的に接続する場合は、接続端子と電極３ａとの接触抵抗が時間とともに増大してしまい、電気二重層キャパシタの適正な活性化を行うことが困難となってしまう。
【０００４】
二次電池において、接続端子と電極との接触抵抗を低減する技術が特開２００３−１５１５２５号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、以下の方法によって接続端子を二次電池の電極に接触させている。まず接続端子の接触突起を電極の表面に対して非接触に対面させる。その後に、接続端子を電極の表面に対して、法線方向より押し付けていく。このとき、電極の表面に押し付けられた接続端子が撓みながら、接触突起が電極の表面に対してほぼ平行方向に擦動することで、リード電極の表面の金属酸化層が削り取られる。このように、電極の表面の金属酸化層を削り取った状態で、接続端子を電極と接触させることにより、接続端子と電極との接触抵抗の低減を図っている。
【０００５】
また、その他の背景技術として、特許文献２，３の二次電池の充放電装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５１５２５号公報
【特許文献２】特開２００２−４２９０４号公報
【特許文献３】特開２０００−５８１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１においては、接続端子は電極に対し、電極表面に直交する方向に駆動され、電極との接触部分（接触突起）は、接続端子自体がたわむことによって電極表面を擦るように動く。このため、接続端子の移動量に比べ、接触突起の移動量が少なくなる。また、接触圧は、接続端子のたわみ量に因るため、接触初期には十分な押圧力が得られない。これらの理由により、電極表面を十分に削ることができない場合があった。
【０００８】
本発明は、電極表面を効率よく削り、接触抵抗を小さくするのに有利な接続装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蓄電器を外部回路に接続する蓄電器の接続装置は、蓄電器の板状の電極に当接し、外部回路に接続される接続端子と、前記接続端子を電極に当接した状態で、当該接続端子全体を電極の板の面に沿って直線的に往復運動させる駆動機構とを有している。駆動機構により接続端子を往復運動させて電極表面に形成された酸化被膜を削り、接触抵抗の低減を図る。
【００１０】
また、本発明の他の蓄電器を外部回路に接続する蓄電器の接続装置は、複数の蓄電器を、その板状の電極が外部より接続可能であるように、整列して収容するケースと、ケースに収容された蓄電器の各電極に当接し、外部回路に接続される接続端子と、前記接続端子と共に各電極を狭持する支持板と、各電極を狭持した状態で接続端子を直線的に往復運動させる接続端子駆動機構とを有している。駆動機構により接続端子を往復運動させて電極表面に形成された酸化被膜を削り、接触抵抗の低減を図る。
【００１１】
さらに、蓄電器をケースに収容する際に、蓄電器と交互に整列されてケースに収容されるスペーサを利用することができ、このスペーサは、蓄電器に挟まれる板状部と、板状部より厚く、板状の電極を狭持し、支える電極支持部と、を有するものとすることができる。
【００１２】
さらに、ケースに収容された蓄電器を所定位置にセットする前、接続端子と支持板を離しておき、所定位置にセットされた後、蓄電器の各電極を接続端子と支持板で狭持するよう支持板を駆動する支持板駆動機構を設けることができる。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様である蓄電器の充放電装置は、前述の蓄電器の接続装置を備え、接続装置により蓄電器と接続されて、充電と放電の少なくとも一方を行う充放電回路を、前記外部回路として有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、電気二重層キャパシタの１個のセル１０の外観を示す図である。セル１０は、アルミニウムと樹脂のラミネート材からなる袋状のパック１２に、セパレータにより分離されている正極体、負極体と、電解液を納めて構成される。図示するようにパック１２は、概略直方体または板形状を有している。収容された正極体および負極体は、それぞれケース内部で正電極１４、負電極１６に接続されており、これらの電極１４，１６は薄板形状であり、パック１２の端より突出している。電極１４，１６の材料は、導電性のよい金属、例えばアルミニウムで構成される。パック１２は、アルミニウムを基体としたラミネートシートで形成されている。ラミネートシートは、例えば基体のアルミニウムをナイロンとポリプロピレンで挟んだシートとすることができ、この場合、ポリプロピレンの面が内側の面となる。
【００１５】
高い電圧が必要となる用途には、複数のセル１０を直列に接続して、電気二重層キャパシタが構成される。複数のセル１０は、図２に示すように、積層されて隣り合うセルの正電極１４と負電極１６が接続される。また、複数のセル１０の一番端には、セルと共に端板１８が積層され、ステンレス製などのバンドによって束ねられている。
【００１６】
前述のように、個々のセル１０は、初期充放電を行う必要があり、以下は、このとき用いられる装置に関する説明である。
【００１７】
図３、図４および図５は、本実施形態の電気二重層キャパシタセル１０を充放電回路などの外部回路に接続する接続装置の外観を示す図である。図３は、セル１０を整列して収容するケース２２の概略構成を示す図である。セル１０は、スペーサ２４と交互に、ケースの一端から積層されて整列される。ケースの他端には、押し板２６が配置され、これはセル１０の整列方向に移動可能で、収容されているセル１０およびスペーサを他端へ向けて押してこれらを密着、整列させる。スペーサ２４は、セルのパック１２とほぼ同じ大きさの板状部２８と、これの図中上部の両面に貼られた電極支持部３０とからなる。電極支持部３０は、スペーサ２４がセルと共に積層されたときに、セルの電極１４，１６を狭持して、これを支持する。電極支持部３０は、電極を狭持したときある程度変形して、電極を柔らかく支持することができる材料であれば、どのようなものでもよく、例えばスポンジ、ゴムなどを用いることができる。
【００１８】
図４は、本実施形態の接続装置の本体３２の外観を示す図である。本体３２は、ベース３４と、ベース３４上に立設された柱３６と、柱３６により支えられる端子盤３８を含む。ベース３４は、折りたたみ可能な延長部４０が設けられ、延長部４０が展開した状態で、ベース３４の本体部分と延長部４０に連続して延びるレール４２が敷設されている。セル１０を収容したケース２２を、レール４２上に置き、レールに沿って端子盤３８の下に送ることができる。図５は、二つのケース２２を端子盤３８の下に送り込んだ状態を示している。延長部４０は折りたたまれて、ケース２２の側面下端付近に当接し、ケースの動きを止めている。
【００１９】
端子盤３８の下面には、セル１０がケース２２に収容されてセットされた状態で、各電極１４，１６を狭持する接続端子４４と支持板４６が設けられている。図４および図５においては、支持板４６だけを見ることができる。
【００２０】
図６に、端子盤３８を下方から見たときの電極１４，１６、接続端子４４および支持板４６の詳細が示されている。接続端子４４と支持板４６は、各電極１４，１６に対応して一つずつ備えられ、電極を狭持する。接続端子４４は接続端子フレーム４８に、支持板４６は支持板フレーム５０にそれぞれ固定されている。これらのフレーム４８，５０は、相互に独立して動かすことが可能となっている。
【００２１】
図７および図８は、支持板４６の駆動機構の説明図である。支持板フレーム５０は、柱３６に固定支持された端子盤３８のメインフレーム５６に対し摺動可能に支持されている。摺動方向は、セットされるセル１０の整列方向、図７、図８においては左右方向である。支持板フレーム５０には支持板ブラケット５２が固定され、このブラケットに対し支持板リンク５４の一端が回動可能に連結されている。また、メインフレーム５６に回動可能に支持板ハンドル５８が取り付けられている。前述の支持板リンク５４の他端は、この支持板ハンドル５８に連結されている。図７に示すように、支持板ハンドル５８を上に上げた状態では、接続端子４４と支持板４６は離れた状態となっている。支持板ハンドル５８を降ろし、図８の状態とすると、支持板リンク５４が支持板フレーム５０を図中左方向に駆動し、これに伴い支持板４６も左へ、すなわち対向する接続端子４４に向けて移動する。このとき接続端子フレーム４８は移動しない。図８には示していないが、接続端子４４と支持板４６の間にセルの電極があれば、これが接続端子と支持板によって狭持される。このように支持板４６は、支持板フレーム５０と、支持板リンク５４および支持板ハンドル５８により構成されるリンク機構とを含む駆動機構により、セットされたセル１０の整列方向に駆動される。
【００２２】
図９および図１０は、接続端子４４の駆動機構の説明図である。４本の接続端子フレーム４８は、その両端を、フレームに直交する方向に延びるガイドロッド６０に固定されている。ガイドロッド６０は、その両端付近をメインフレーム５６に設けられたブッシュ６２により支持され、セットされるセル１０の整列方向に直交する方向、図９，１０においては上下の方向に移動可能となっている。２本のガイドロッド６０のそれぞれには、メインフレーム５６上に支点６４を有する接続端子リンク６６，６８が、回転および若干の摺動を許容して接続されている。さらに、二つの接続端子リンク６６，６８は、端子盤３８の略中央で、相互の摺動を許容して接続されている。また、一方の接続端子リンク、この実施形態においては、接続端子リンク６６には、接続端子ハンドル７０が固定されている。接続端子ハンドル７０を図１０中の矢印のように揺動させると、接続端子リンク６６，６８は、支点６４を中心に揺動し、ガイドロッド６０および接続端子フレーム４８が往復運動する。これにより、接続端子４４が、電極１４，１６に対し、電極の表面上で摺動する。このように、接続端子４４は、接続端子フレーム４８、ガイドロッド６０と、接続端子リンク６６，６８および接続端子ハンドル７０による構成されるリンク機構とを含む駆動機構により、セットされたセル１０の電極の表面に沿う方向に駆動される。
【００２３】
図１１および図１２は、ケース２２の押し板２６の駆動機構の説明図である。図１１は、ケース端板７２を省略した図面であり、図１２は押し板２６の駆動機構部分の断面図である。ケース端板７２は、そのほぼ中央部分にねじ穴７４を有し、ねじ穴７４には、ねじ軸７６がねじ結合している。ねじ軸７６の一端は、スラスト軸受７８を介して押し板２６に当接している。ねじ軸７６を回動させることで、押し板２６を進退させることができる。また、スラスト軸受７８が介在しているために、ねじ軸７６の回転が押し板２６に伝わらないようになっている。前述のようにセルのパック１２は、ラミネートシートで形成されており、ある程度の定形はあるものの、若干変形する。このため、ケース２２内に納めたときには、押し板２６側のセル１０は傾くことがある。押し板２６もこれに倣って傾いては、整列させることができない。そこで、本実施形態においては、ヒンジ８０を３個用いて、Σ形の押し板支持リンクが構成されている。このリンクの一端はケース端板７２に固定され、他端は押し板２６に固定されている。これにより押し板２６は、ケース端板７２に平行に保持される。また、押し板を支持する手段は、押し板２６がケース端板７２に対して平行に維持されるのであれば、他の形態であってもよい。
【００２４】
図１３は、セル１０の電極１４，１６に接続端子４４を接続する際の、これらの一連の動きを示した図である。ケース２２内で押し板２６にセル１０が整列され、その電極もスペーサ２４に支持されて整列される。この電極１４，１６の間隔は、端子盤３８に配列される接続端子４４および支持板４６の間隔と一致している（図１３（ａ））。また、対応する接続端子４４と支持板４６は離れており、電極が間に挿入されるのを待機している。支持板４６の先端は反っており、この部分で挿入されてくる電極を、所定の接続端子４４と支持板４６の間に誘導する。
【００２５】
端子盤３８の下方にセル１０を収容したケースが挿入されると、電極１４，１６が所定の接続端子４４と支持板４６の間に挿入される（図１３（ｂ））。そして、図７および図８に関連して説明したように、支持板ハンドル５８を操作して、支持板４６を移動させる。支持板４６は、電極１４，１６を伴って接続端子４４に向けて移動し、電極１４，１６が接続端子に接触する（図１３（ｃ））。このとき支持板４６は、図示するように撓んで、接続端子４４が電極１４，１６に接触する圧力を与える。続いて、図９および図１０に関連して説明したように、接続端子ハンドル７０を操作して、接続端子４４を電極１４，１６の表面に沿う方向に直線的に往復運動させる（図１３（ｄ））。この運動により、接続端子４４の先端が電極１４，１６の表面をこすり、酸化被膜を削り落とす。
【００２６】
接続端子４４は、図１４に示すように外部充放電装置８２に接続されており、前述のように接続端子４４が電極１４，１６に接続されることにより、個々のセル１０と外部充放電装置８２が接続される。外部充放電装置８２は、充電用電源及び放電用負荷（ともに図示せず）を備えており、セル１０の充電時には接続端子４４が充電用電源に接続され、セル１０の放電時には接続端子４４が放電用負荷に接続される。
【００２７】
以上のように、本実施形態においては、接続端子４４の全体を電極１４，１６の表面に沿う方向に摺動させることにより、効率よく動きを伝え、酸化被膜を効率よく削ることができる。これに対し、前述の特許文献１の装置においては、本実施形態の接続端子フレーム４８に相当する取付基板の動きが、電極を擦る動きと直交する動きとなっている。また、本実施形態の接続端子４４に相当する接触子が、電極に対して斜めに配置されている。このため、電極の間隔を広くあける必要が生じ、装置全体が大型化する。本実施形態は、接続端子４４全体が電極表面に沿う方向に動くようにしたために、電極の間隔、すなわちセル１０の間隔を小さく抑えることができ、装置全体の大きさを小さくすることに寄与している。
【００２８】
以上の説明においては、電気二重層キャパシタを接続対象とする場合について述べたが、他の蓄電器、例えば二次電池を接続対象とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】電気二重層キャパシタセルの外観を示す図である。
【図２】複数のセルを接続した電気二重層キャパシタ装置の概略構成を示す図である。
【図３】セルを収容するケースの概略構成を示す図である。
【図４】セルと充放電装置を接続するための接続装置の概略構成図であり、ケースをセットする前の状態を示す図である。
【図５】図４の接続装置の概略構成図であり、ケースをセットした状態を示す図である。
【図６】接続装置の接続端子４４付近の詳細構造を示す図である。
【図７】支持板４６を動かす駆動機構の説明図である。
【図８】支持板４６を動かす駆動機構の説明図である。
【図９】接続端子４４を動かす駆動機構の説明図である。
【図１０】接続端子４４を動かす駆動機構の説明図である。
【図１１】ケースの押し板２６の駆動機構の概略構成を示す図である。
【図１２】ケースの押し板２６の駆動機構の概略構成を示す断面図である。
【図１３】電極、支持板および接続端子の一連の動きを示す説明図である。
【図１４】充放電装置の概略構成を示す模式図である。
【図１５】従来の蓄電器と外部充放電装置の接続例を示す図である。
【図１６】従来の蓄電器と外部充放電装置の他の接続例を示す図である。
【図１７】図１６の接続例の要部を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  セル、１４  正電極（電極）、１６  負電極（電極）、２２  ケース、２４  スペーサ、２６  押し板、３０  スポンジ（電極支持部）、３２  接続装置の本体、３８  端子盤、４４  接続端子、４６  支持板、４８  接続端子フレーム、５０  支持板フレーム、５８  支持板ハンドル、６０  ガイドロッド、７０  接続端子ハンドル、８２  外部充放電装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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